Введение к работе
Актуальность работы. В общем объеме железобетонных конструкций зданий и сооружений значительный объем занимают составные конструкции. К данному типу относятся: сборно-монолитные конструкции; конструкции, усиленные наращиванием, подращиванием и обетонированием сечения; многослойные ограждающие конструкции с железобетонными фактурными слоями, конструкции комплексного сечения.
Возрастающие объемы применения составных железобетонных конструкций в зданиях и сооружениях, эффективность их применения в несущих и ограждающих конструкциях при проектировании новых и реконструкции действующих объектов связаны с использованием эффективных проектных решений, методов расчета, отвечающих современным требованиям энергоэффективности и конструктивной безопасности объектов. Существующие методы расчета составных железобетонных конструкций в большинстве случаев основаны на замене составного сечения приведенным сплошным сечением, на использовании упругих и простейших нелинейных закономерностях деформирования бетонов. Такой подход не отражает в полной мере работу составных железобетонных конструкций под нагрузкой.
В нормах проектирования железобетонных конструкций имеются указания по расчету элементов при изгибе с кручением, однако они не в полной мере учитывают особенности напряженно-деформированного состояния таких конструкций и практически не применимы к железобетонным конструкциям составного сечения. Это объясняется отсутствием достаточного объема данных экспериментально-теоретических исследований составных железобетонных конструкций в условиях сложного напряженного состояния. Поэтому требуется проведение теоретических и экспериментальных исследований составных железобетонных конструкций при изгибе с кручением с целью выявления механизмов образования трещин и разрушения.
Настоящая работа посвящена экспериментально-теоретическому исследованию и разработке методики расчета составных железобетонных конструкций при изгибе с кручением при полном учете специфики конструктивных решений, что определяет ее актуальность.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является развитие и экспериментальное обоснование метода расчета составных железобетонных элементов при изгибе с кручением с учетом реальных свойств материалом.
Для реализации данной цели поставлены и решены следующие задачи:
- разработать методику расчета прочности составных железобетонных элементов при изгибе с кручением, позволяющую учесть наличие бетонов с различными прочностными характеристиками в сжатой зоне элемента;
- выполнить экспериментальные исследования с определением основных параметров, связанных с характером разрушения, несущей способностью, трещиностойкостью и деформативностью составных железобетонных элементов, работающих на изгиб с кручением при кратковременном действии нагрузки;
- предложить практические способы и рекомендации по расчету прочности и деформативности составных железобетонных элементов при изгибе с кручением, и провести сравнительный анализ с существующими методами расчета.
Научную новизну работы составляют:
- исходные предпосылки и методика расчета прочности и деформаций составных железобетонных элементов при изгибе с кручением с учетом физической нелинейности бетонов, компоновки сечения;
- опытные данные о характере разрушения, несущей способности, трещиностойкости и деформативности составных железобетонных элементов, работающих на изгиб с кручением при кратковременном действии нагрузки;
- предложения и алгоритм расчета прочности составных железобетонных элементов при изгибе с кручением;
- результаты многовариантных численных исследований прочности составных железобетонных элементов, работающих на изгиб с кручением при кратковременном действии нагрузки.
Автор защищает:
- методику расчета и исследования прочности составных железобетонных элементов, работающих при изгибе с кручением с учетом компоновки сечения и реальных свойств материалов при кратковременном нагружении;
- новые опытные данные о характере разрушения, несущей способности, трещиностойкости и деформативности составных железобетонных элементов, работающих на изгиб с кручением при кратковременном действии нагрузки, с учетом специфики конструирования;
- алгоритм расчета и результаты многовариантных численных исследований несущей способности составных железобетонных элементов при изгибе с кручением с учетом конструктивных решений.
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждается использованием общепринятых положений и допущений теории железобетона, сопоставлением теоретических результатов с экспериментальными данными, результатом многовариантных численных исследований.
Практическое значение и реализация результатов работы.
Разработанная методика расчета позволяет более точно по сравнению с существующими методиками проектировать составные железобетонные конструкции.
Результаты диссертационных исследований применены при разработке проектов общественных зданий в АУКО «Курскгражданпроект» (г. Курск) и в практике проектирования в АНО «Орловский академический научно-творческий центр РААСН» (г. Орел).
Результаты исследования и предложенные в работе методы расчета включены в учебный процесс в КурскГТУ и ОрелГТУ для студентов специальности Промышленное и гражданское строительство в рабочие программы дисциплин «Железобетонные и каменные конструкции», «Обследование и реконструкция зданий и сооружений».
Апробация работы и публикации.
Материалы диссертации доложены и опубликованы в трудах конференций: научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи – путь к обществу основанному на знаниях» (Москва 2008); международной научно-практической конференции «Развитие жилищной среды городов: Седьмая Международная научно-практическая конференция 2009г.» (Москва 2009); международных академических чтений «Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения» (Курск 2009); международной научно-практической конференции «Строительство-2009» (Ростов-на-Дону 2009), на ежегодных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Молодежь и ХХI век» (г.Курск, 2006-2008гг.).
В полном объеме работа доложена и одобрена на заседании кафедры «Промышленное и гражданское строительство» ГОУ ВПО «Курский государственный технический университет».
По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, в том числе 3 работы в изданиях, входящих в перечень ВАК.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 150 наименований и приложения. Работа изложена на 153 страницах, включая 49 рисунков и 19 таблиц.
